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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTN
FACULATAD DE ECOLOGA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA SANITARIAS
DISEO DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
Ing. Vctor Villacorta Cruzalegui
INTEGRANTES:
Edwin Crdova Gmez
Ruben Dario Lpez Rodrguez
Hilder Ruiz Vsquez
Olguita Tapia Gmez
John Edinver Cruz Ventura
MOYOBAMBA-PER
2016
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INTRODUCCIN
La conduccin del agua desde el lugar donde se encuentra al lugar
donde se necesita puede ser por gravedad o mediante impulsiones
(bombeo), a su vez en las conducciones por gravedad, el agua puedecircular rodada (en contacto con el aire) o forzada (en conduccin con
presin superior a la atmosfrica). Hecha esta introduccin, se
denomina canal a aquella conduccin de agua en rgimen rodado que
constituye un cauce artificial.
El abastecimiento del agua a un poblado se logra mediante el
transporte de este importante lquido desde la fuente de abastecimiento
hasta un sitio ubicado en el poblado para su posterior distribucin.
Las obras de conduccin forman parte de un sistema de agua potable
que de acuerdo a su diseo tienen un impacto econmico en la
operacin del mismo.
Lnea de conduccin es una estructura que transporta el agua desde la
captacin hasta la planta de tratamiento. La mecnica de los fluidos
describe el comportamiento del agua, en sus diversas condiciones
estticas y dinmicas. Condiciones inherentes tales como: Caudal de
diseo, velocidades permisibles, presin, clase y calidad de tubera.
En el diseo de una lnea de conduccin, se hace un anlisis de cada
uno de sus tramos, siguiendo criterios de orden lgico y razonable, para
llegar a resultados que sean satisfactorios.
En el siguiente informe se presentara informacin referente a los
Canales y lneas de conduccin, algunos conceptos y clasificaciones
sobre este.
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CANALES Y LNEAS DE CONDUCCIN
I. OBJETIVOS
1.1. Objetivo general
Brindar informacin (conceptos, caracterstica, clasificaciones, etc.) sobre
el diseo de canales y lneas de conduccin.
1.2. Objetivos especficos
Definir los parmetros geomtricos e hidrulicos para el diseo de
canales. Conocer los casos ms comunes en el diseo de canales
Desarrollar capacidades tcnicas para el diseo y la construccin de
canales y obras de arte.
Establecer especificaciones tcnicas para la instalacin de lneas de
conduccin e impulsin en sistemas de abastecimiento de agua rural.
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II. MARCO TEORICO
2.1. CANALES
Una construccin destinada al transporte de fluidos generalmente
utilizada para aguay que, a diferencia de las tuberas, es abierta a la
atmsfera. Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. La
descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es una parte
fundamental de la hidrulica
Bsicamente un canal no es ms que un cauce artificial de agua, siendo
su forma muy variada. La forma perfecta de un canal seria aquella que
ofrece la menor resistencia al avance de las aguas y que la naturaleza ha
demostrado que resulta ser la semicircular, pero dada la dificultad de
ejecucin de la misma (no existen mquinas con cuchillas curvas), seopta por secciones trapeciales, que resulten inscriptas dentro de una
circunferencia.
2.2. CLASIFICACIN DE CANALES
a) CANALES NATURALES
Se denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza
terrestre, algunos tienen poca profundidad y otros son ms
profundos, segn se encuentren en la montaa o en la planicie.
Algunos canales permiten la navegacin, generalmente sin
necesidad de dragado.
Los canales naturales influyen todos los tipos de agua que existen de
manera natural en la tierra, los cuales varan en tamao desde
pequeos arroyuelos en zonas montaosas hasta quebradas,
arroyos, ros pequeos y grandes, y estuarios de mareas. Las
corrientes subterrneas que transportan agua con una superficie libre
tambin son consideradas como canales abiertos naturales. Las
propiedades hidrulicas de un canal natural por lo general son muy
irregulares.
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En algunos casos pueden hacerse suposiciones empricas
razonablemente consistentes en las observaciones y experiencias
reales, de tal modo que las condiciones de flujo en estos canales se
vuelvan manejables mediante tratamiento analtico de la hidrulica
terica.
b) CANALES DE RIEGO
Los canales de riego tienen la funcin de conducir el agua desde la
captacin hasta el campo o huerta donde ser aplicado a los cultivos.
Son obras de ingeniera importantes, que deben ser cuidadosamente
pensadas para no provocar daos al ambiente y para que se gaste la
menor cantidad de agua posible. Estn estrechamente vinculados alas caractersticas del terreno, generalmente siguen
aproximadamente las curvas de nivel de este, descendiendo
suavemente hacia cotas ms bajas (dndole una pendiente
descendente, para que el agua fluya ms rpidamente y se gaste
menos lquido).
La construccin del conjunto de los canales de riego es una de las
partes ms significativas en el costo de la inversin inicial del sistema
de riego, por lo tanto su adecuado mantenimiento es una necesidad
imperiosa.
Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas, y van
desde grandes canales para transportar varias decenas de m3/s, los
llamados canales principales, hasta pequeos canales con capacidad
para unos pocos l/s, son los llamados canales de campo.
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c) PARTES DE UN CANAL
A lo largo de un canal de riego se sitan muchas y variadas
estructuras, llamadas "obras de arte", estas son, entre otras:
Obras de derivacin:que como su nombre lo indica, se usan
para derivar el agua (utilizando partidores), desde un canal
principal (ej. una acequia) a uno secundario (ej. un brazal), o de
este ltimo hacia un canal terciario, o desde el terciario hacia el
canal de campo y el can de boquera. Generalmente se
construyen en hormign, o en mampostera de piedra, y estn
equipadas con compuertas, algunas simples, manuales
(tambin denominadas tablachos, y otras que pueden llegar aser sofisticadas, p.e. manejadas a control remoto.
Controles de nivel: muchas veces asociadas a las obras de
derivacin, son destinados a mantener siempre, en el canal, el
nivel de agua dentro de un cierto rango y, especialmente en los
puntos terminales, con una inclinacin descendente
Controles de seguridad: estos deben funcionar en forma
automtica, para evitar daos en el sistema, si por cualquier
motivo hubiera una falla de operacin (alguien deca alguna
vez, que no puede ser que si una vaca decide acostarse en el
canal a tomar el fresco, todo el sistema, en cascada se
autodestruya), esto que parece una broma es tomado muy en
serio por los proyectistas de los sistemas de riego. Existen
bsicamente dos tipos de controles de seguridad: los
vertederos, y los sifones
Secciones de aforo: destinadas a medir la cantidad de agua
que entra en un determinado canal, en base al cual el usuario
del agua pagar, por el servicio. Existen diversos tipos de
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secciones de aforo, algunas muy sencillas, constan de una
regla graduada que es leda por el operador a intervalos pre
establecidos, hasta sistemas complejos, asociados con
compuertas autorregulables, que registran el caudal en forma
continua y lo trasmiten a la central de operacin computarizada
Obras de cruce: del canal de riego con otras infraestructuras
existentes en el terreno, pertenecientes o no al sistema de
riego. Estas a su vez pueden ser de:
- Cruce de canal de riego con un canal de drenaje del
mismo sistema de riego;
- Cruce de un drenaje natural, con el canal de riego, a unacota mayor que este ltimo
- Cruce de canal de riego con una hondonada, o valle
- Cruce de canal de riego con una va.
2.3. CANAL DE NAVEGACIN
Un canal de navegacin es una va de agua, a menudo de origen
artificial, que normalmente conecta lagos, ros u ocanos.
Se utilizan para el transporte, a menudo surcados por barcazas en los
canales fluviales y por barcos en los canales que conectan ocanos.
Los canales interiores precedieron el desarrollo del ferrocarril durante la
Revolucin Industrial y algunos de ellos fueron posteriormente secados y
utilizados como pasos libres para construir vas frreas.
El estudio de la utilizacin de los canales se ha desarrollado a lo largo de
los siglos por Leonardo da Vinci y muchos genios dedicado mucha
energa para su mejora. Entre otras cosas ha aportado varias ideas para
el desarrollo de los canales que circundan Miln, (los llamados Navigli)
totalmente artificiales, estos conectan la ciudad con los ros Tesino, y
Adda. A travs de estos ltimos, indirectamente se poda llegar por vas
fluviales hasta el lago Mayor hacia el norte, utilizando el ro Po, hasta el
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mar Adritico al este. Utilizando estas vas fluviales, relativamente
pequeas y poco profundas, el trasporte de mercaderas se haca por
medio de barcazas de fondo casi plano, por este medio se transport en
gran medida los materiales de construccin que se utilizaron para la
construccin de la ciudad.
Entre los ejemplos de grandes canales que han cambiado en gran
medida la economa de enteros continentes estn ciertamente el canal
de Suez y el canal de Panam. Con la apertura de estas grandes obras
de ingeniera, los tiempos de transporte intercontinentales se redujeron
drsticamente y marcaron un crecimiento exponencial del comercio de
occidente con el Extremo Oriente.
Otro tipo de canal muy caracterstico es el que permite la navegacin alinterior de las ciudades. Un ejemplo de canales navegables internos a la
ciudad pueden ser los canales de Tarento, donde los canales permiten el
acceso de los buques de guerra hasta el Arsenal Militar Martimo, en la
ciudad. Pero el mejor ejemplo es naturalmente el de Venecia: si bien que
otras ciudades (por ejemplo msterdam) poseen varios kilmetros de
vas navegables en su interior, Venecia es el nico ejemplo en el mundo
de una ciudad en la cual el nico modo de moverse, adems del
peatonal, es a travs de su intrincada red de canales.
2.4. ELEMENTOS GEOMTRICOS DE LA SECCIN DEL CANAL
Los elementos geomtricos son propiedades de una seccin del canal
que puede ser definida enteramente por la geometra de la seccin y la
profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los
clculos del escurrimiento.
Profundidad del flujo, caladoo tirante: la profundidad del flujo (h)
es la distancia vertical del punto ms bajo de la seccin del canal a
la superficie libre.
Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la seccin del
canal en la superficie libre.
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rea mojada: el rea mojada (A) es el rea de la seccin
transversal del flujo normal a la direccin del flujo.
Permetro mojado: el permetro mojado (P) es la longitud de la
lnea de la interseccin de la superficie mojada del canal con la
seccin transversal normal a la direccin del flujo.
Radio hidrulico: elradio hidrulico (R) es la relacin entre el rea
mojada y el permetro mojado, se expresa como: R = A / P
Profundidad hidrulica: la profundidad hidrulica (D) es la relacin
del rea mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T
Factor de la seccin: el factor de la seccin (Z), para clculos de
escurrimiento o flujo crtico es el producto del rea mojada con la
raz cuadrada de la profundidad hidrulica, se expresa como: Z = A.SQRT (D).
El factor de la seccin, para clculos de escurrimiento uniforme es
el producto del rea mojada con la potencia 2/3 del radio hidrulico,
se expresa como: A. R^(2/3)
2.5. CARACTERSTICAS GEOMTRICAS E HIDRULICAS DE UN CANAL
Las caractersticas geomtricas son la forma de la seccin transversal,
sus dimensiones y la pendiente longitudinal del fondo del canal.
Las caractersticas hidrulicas son la profundidad del agua (h, en m), el
permetro mojado (P, en m), el rea mojada (A, en m) y el radio
hidrulico (R, en m), toda funcin de la forma del canal. Tambin son
relevantes la rugosidad de las paredes del canal, que es funcin del
material en que ha sido construido, del uso que se le ha dado y del
mantenimiento, y la pendiente de la lnea de agua, que puede o no ser
paralela a la pendiente del fondo del canal.
El radio hidrulico se define como:
Donde y son el rea y el permetro mojado.
https://es.wikipedia.org/wiki/Definiciones_usuales_en_hidr%C3%A1ulica#Canalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Definiciones_usuales_en_hidr%C3%A1ulica#Canalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Definiciones_usuales_en_hidr%C3%A1ulica#Canalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Definiciones_usuales_en_hidr%C3%A1ulica#Canalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Radio_hidr%C3%A1ulicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Radio_hidr%C3%A1ulicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Definiciones_usuales_en_hidr%C3%A1ulica#Canalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Definiciones_usuales_en_hidr%C3%A1ulica#Canal7/25/2019 Canales y Lneas de Conduccin 2
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2.6. TIPOS DE FLUJO EN UN CANAL
2.6.1. FLUJO PERMANENTE
Un flujo permanente es aquel en el que laspropiedades
fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pueden no
ser constantes en el espacio.
Las caractersticas del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal
(Q), y Calado (h), son independientes del tiempo
Si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo xla abscisa de
una seccin genrica, se tiene que:
V = fv(x)
Q = fq(x)h = fh(x)
2.6.2. FLUJO TRANSITORIO O NO PERMANENTE
Un flujo transitorio presenta cambios en sus caractersticas a lo
largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del
canal. Las caractersticas del flujo son funcin del tiempo; en este
caso se tiene que:
V = fv(x, t)
Q = fq(x, t)
h = fh(x, t)
Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo
subcrtico como en el supercrtico.
2.6.3. FLUJO UNIFORME
Es el flujo que se da en un canal recto, con seccin y pendiente
constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la
profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir
un punto donde hay una mudanza de seccin transversal ya sea
de forma o derugosidad,un cambio de pendiente o una variacin
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Propiedades_fluidas&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Propiedades_fluidas&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Rugosidad_(hidr%C3%A1ulica)https://es.wikipedia.org/wiki/Rugosidad_(hidr%C3%A1ulica)https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Propiedades_fluidas&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Propiedades_fluidas&action=edit&redlink=17/25/2019 Canales y Lneas de Conduccin 2
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en el caudal. En el tramo considerado, las funciones arriba
mencionadas asumen la forma:
V = fv(x) = Constante
Q = fq(x) = Constante
h = fh(x) = Constante
2.6.4. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO
El flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del
canal. El flujo variado puede ser permanente o no permanente.
Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente,
el trmino flujo no permanente se utilizar de aqu para
adelante para designar exclusivamente el flujo variado no
permanente.
El flujo variado puede clasificarse adems como rpidamente
variado o gradualmente variado. El flujo es rpidamente variado
si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en
distancias comparativamente cortas; de otro modo es
gradualmente variado. Un flujo rpidamente variado tambin se
conoce como fenmeno local; algunos ejemplos son el resalto
hidrulico y la cada hidrulica.
2.6.5. FLUJO CRTICO
Cuando Froude vale uno o cuando la velocidad es igual que la
raz cuadrada de la gravedad por la profundidad.
2.6.6. FLUJO SUBCRTICO
En el caso de flujo subcrtico, tambin denominado flujo lento, el
nivel efectivo del agua en una seccin determinada est
condicionado al nivel de la seccin aguas abajo.
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2.6.7. FLUJO SUPERCRTICO
En el caso de flujo supercrtico, tambin denominado flujo veloz,
el nivel del agua efectivo en una seccin determinada est
condicionado a la condicin de contorno situada aguas arriba.
2.7. ESTUDIO HIDRULICO DEL CANAL
A la hora de proyectar, el primer dato es el caudal a transportar, ste
ser:
El caudal mximo preciso para el regado si el canal se destina a tal
fin.
Los canales para abastecimiento se dimensionarn para un caudalde vez y medio el caudal medio del da de mximo consumo.
En el caso de canales hidroelctricos 2 a 3 veces el caudal medio a
transportar.
Este caudal de proyecto ser el que se emplear para el
dimensionamiento de las diferentes obras incluidas en el proyecto.
La determinacin de la pendiente se har por motivos econmicos,
habindose definido previamente las limitaciones debidas a lascaractersticas del terreno y las velocidades lmite del agua. Debe
recordarse que para un caudal dado, a mayor pendiente se precisa
menos seccin y por tanto menos obras.
En la definicin del perfil del canal, la pendiente longitudinal de la solera
coincidir con la pendiente superficial necesaria para la circulacin del
caudal mximo.
Una limitacin importante es la velocidad del agua en el canal, dato que
est ntimamente relacionado con la pendiente superficial del agua. Esta
velocidad estar comprendida entre dos lmites, uno inferior, necesario
para que no sedimenten las materias en suspensin y otro superior que
ser el que inicie la erosin de las paredes del canal.
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En general se considera como velocidad mnima 0,6 m/s; en caso de que
se precise adoptar velocidades inferiores deber estudiarse la
granulometra de las sustancias en suspensin. Este mismo estudio se
efectuar en los canales con calado superior a 2,00 m.
Como velocidades mximas a plena seccin se consideran las
siguientes: en canales sin revestir 0,9 m/s y en canales revestidos de
hormign 3,0 m/s.
En casos particulares (rpidos) supuesta una buena calidad del
hormign, un adecuado espesor de los revestimientos y una correcta
disposicin de las juntas pueden alcanzarse 8 m/s.
Una segunda limitacin viene dada por el inters en que no se alcance el
rgimen rpido ya que se originaran ondulaciones difciles de controlar.Segn que el nmero de Froude (F = v /(y.g) 0,5), siendo y el calado y g la
aceleracin de la gravedad, sea mayor o menor que la unidad, el rgimen
del canal ser rpido o lento.
Con el valor unidad, la velocidad de traslacin de las ondas coincidir
con la velocidad de circulacin del agua. En rgimen rpido, cualquier
perturbacin da origen a ondas y sobreelevaciones difciles de controlar
que se propagan hacia aguas abajo.
Por la citada razn, en tramos normales conviene mantener el rgimen
lento y suficientemente separado de la velocidad crtica para evitar estas
ondulaciones. En ciertos casos (aforadores, rpidos, etc.) no puede
evitarse pasar al rgimen rpido, este paso se efecta insensiblemente,
con el consiguiente descenso de lmina. El paso de rgimen rpido a
lento se efecta de forma brusca mediante resalto en el que se disipa
gran cantidad de energa, debiendo estudiarse en cada caso las
condiciones para su formacin.
Para obtener la relacin entre la pendiente necesaria para conducir un
caudal determinado, las condiciones del material que constituye el canal
y las dimensiones del canal precisas existen diferentes frmulas
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empricas y coeficientes cuya validez se ha comprobado, siendo las ms
empleadas las de Manning y Bazin.
Imagen 1: Frmula de Manning y Frmula de Bazin
Los valores tpicos del coeficiente de rugosidad en funcin de los
diferentes materiales empleados en la construccin son:Imagen 2: Coeficientes de rugosidad
Para la eleccin del coeficiente de rugosidad, debe considerase que sta
aumentar por el envejecimiento y la accin de las algas. Igualmente se
tendr en cuenta que la rugosidad de la solera (por efectos de cada de
materiales) puede ser muy superior a la de los cajeros. Debern tenerse
en cuenta igualmente las prdidas de carga localizadas en rejillas,
compuertas, cambios de seccin, curvas, entradas y salidas de sifones y
transiciones en general. Por ltimo, en canales de gran anchura se
estudiar el efecto del oleaje producido por el viento con objeto de prever
los resguardos necesarios.
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2.8. REVESTIMIENTOS EN LOS CANALES
En la mayor parte de los casos, las superficies en contacto con el agua
se protegen o mejoran mediante revestimientos con los fines siguientes:
Se reducen notablemente las prdidas por filtracin (mayor
eficiencia).
Se admiten mayores velocidades con la consiguiente disminucin
de seccin.
La rugosidad del canal revestido es muy inferior lo que implica
menos seccin.
Se evita el peligro de deslizamientos de cajeros o fugas con arrastre
de tierras.
Desaparecen los problemas causados por el crecimiento de
plantas.
Se facilitan las operaciones de conservacin y limpieza.
Debe quedar claro que los revestimientos no tienen como misin resistir
los empujes del terreno o del agua. Por esta razn no se considerar
como revestimiento a los muros cajeros en las obras de fbrica.
Los revestimientos se clasifican en los siguientes tipos:
Por su permeabilidad en permeables (poco usados, slo en caso de
terreno impermeable) e impermeables.
Por su rigidez en rgidos, semiflexibles y flexibles, capaces de
amoldarse a las deformaciones del terreno.
Por su material: de hormign in situ, de hormign prefabricado,
asflticos,de tierra consolidada, de materiales plsticos y de fibrasgeotextiles.
No se debe construir un revestimiento antes de que los taludes
estn completamente consolidados. Es conveniente cubrir el canal
en los casos siguientes:
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En las conducciones destinadas al abastecimiento humano:
Cuando el desmonte del terreno sobre el canal sea poco estable.
En zonas de paso frecuente en que exista peligro de cadas.
En regiones de bajas temperaturas invernales.
2.9. REVESTIMIENTOS DE HORMIGN
El hormign es una mezcla de cemento, grava, arena y agua que, una
vez realizada, presenta un proceso (fraguado) en el cual se endurece,
desprende calor y se produce una disminucin de sus dimensiones
(retraccin del fraguado). Sus ventajas son su facilidad de puesta en
obra, su impermeabilidad y su rigidez, aunque esta propiedad en algn
caso es un inconveniente. Sus inconvenientes provienen de su baja
capacidad de resistir tracciones (que se producen en la retraccin del
fraguado y por bajas temperaturas) y su rigidez. Por todo ello es bsico
que los canales de este material dispongan de un sistema de juntas para
que sean stas las que absorban las deformaciones evitando as el
agrietamiento y filtraciones.
El revestimiento de hormign fabricado in situ suele tener espesores
entre 0,10 y 0,20 m pudiendo ser conveniente su armado con una o dosmallas de alambre de acero. Conviene que los revestimientos puedan
efectuarse de forma mecanizada.
Como consecuencia de la retraccin del hormign, si se opta por el
hormigonado manual in situ, es conveniente el hormigonado en paneles
alternados disponiendo entre ellos juntas de dilatacin. La distancia ser
entre 5 y 15 m en funcin de las caractersticas de la obra. En este caso,
se sitan unas vigas de madera que se emplearn como moldes y entre
ellas se extender el hormign alisndolo con un tabln que se desliza
sobre ellas. Conviene que la separacin entre vigas coincida con la
separacin entre juntas. El problema es la baja compactacin que se
obtiene por este mtodo.
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Para mejorar la compactacin se precisa un vibrado de la masa, lo que a
su vez hace necesario el montaje de encofrados, que encarecen la obra.
Un sistema de encofrado resistente y que permita un fcil montaje y
desmontaje producir un descenso apreciable del coste total.
El siguiente paso es el empleo de encofrados deslizantes, bien sean de
tipo transversal o longitudinal, que permiten un avance continuado, si
bien a costa de mayor complicacin en la ejecucin.
Un ltimo problema es el del curado del hormign (mantenimiento de un
grado de humedad suficiente para que se produzca el proceso qumicodel fraguado). Es preciso el regado continuo mediante equipos
aspersores o la aplicacin de una pintura de curado que impide el paso
del vapor de agua.
Revestimientos semiflexibles
Suponen otra opcin frente al hormigonado in situ pues, a causa
del elevado nmero de juntas de construccin que tienen, se logra
cierta adaptacin al terreno.
Estos revestimientos se efectan mediante placas prefabricadas.
Como estas piezas alcanzan una elevada calidad, con ellas
pueden revestirse canales. Se emplean placas de 0,5 x 0,3 m a 2
x 1 m con espesores que no suelen superar los 10 cm. En este
material se pueden controlar todos los parmetros de fabricacin
con el fin de obtener unas caractersticas determinadas a un coste
aceptable.
Otra ventaja es la permitir trabajar en pocas en las que el
hormigonado tradicional sera imposible (por lluvia o fro). El
mximo aprovechamiento se obtiene en caso de grandes obras en
las que se realiza toda la red, incluyendo las acequias.
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La existencia de un nmero mucho mayor de juntas supone mayor
posibilidad de filtraciones por lo que stas debern tratarse
cuidadosamente. Tambin es muy importante la calidad de la
excavacin.
Los taludes deben garantizar la estabilidad de las placas por
rozamiento con el terreno para evitar deslizamientos.
Generalmente se colocan las placas de modo que cada una apoya
sobre dos de la hilada inferior. Al final se coloca un reborde
horizontal que evita la entrada de aguas de lluvia por el trasds del
revestimiento.
2.10. REVESTIMIENTOS CON MEMBRANAS
Debemos distinguir dos grandes grupos de membranas en los
revestimientos de los canales, estos son las membranas asflticas y las
membranas plsticas.
a) MEMBRANAS ASFLTICAS
Las primeras que se emplearon eran una capa de asfalto fundido en
caliente que se extenda sobre un terreno bien compactado, dando
un espesor de 5 a 7 mm. Su debilidad haca preciso que se tuviera
que recubrir con una capa protectora de 30 a 60 cm formada por una
primera subcapa de arena y una segunda de gravilla.
Posteriormente se han empleado membranas consistentes en un
tejido de fibras artificiales empapado en asfalto oxidado, lo que les
hace ms estables frente a los cambios de temperatura. Estas
membranas pueden constar de varias capas superpuestas hasta
alcanzar un espesor suficiente. Se fabrican con longitudes hasta 10
m y anchura de 1 m. Su mayor resistencia permite la instalacin sin
capa protectora.
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b) MEMBRANAS PLSTICAS
Son impermeables y con elevada resistencia a la traccin.
La principal ventaja frente a las asflticas es su resistencia a la
erosin y al punzonamiento, as como su menor reblandecimiento
con el calor. Su mayor enemigo es el crecimiento de la vegetacin
natural por lo que el terreno debe tratarse previamente con
herbicidas.
Los materiales ms utilizados son: el policloruro de vinilo (PVC) el
polietileno de alta densidad (PEAD) y el butilo. Los espesores
pueden alcanzar hasta 3 mm.
Se instalan con revestimiento de gravilla (con espesor de unos 40cm) o sin proteccin en contacto con el agua, en cuyo caso debern
ser ms resistentes. El mayor inconveniente es la prdida de las
caractersticas con el paso del tiempo.
Las lminas enterradas pueden dar un buen resultado si los
materiales, el diseo y la construccin son adecuados, si bien hay
que recordar que el canal se comporta como si fuera de tierra en lo
referente a velocidad del agua.
Las lminas vienen en rollos de hasta 100 m y la instalacin se
efectuar por tramos, comenzando en el punto final del canal y
soldando cada uno con el tramo anteriormente instalado para lo cual
se deja una zona de solape de 5 cm. La mayor dificultad se presenta
cuando hay viento.
Las ventajas del material instalado sin recubrimiento son:
Se pueden emplear taludes ms inclinados.
Se ahorra el exceso de excavacin que luego se emplea para
recubrir
Se localizan fcilmente las averas
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Las desventajas son debidas al envejecimiento producido por la luz
solar y la mayor facilidad de daar la lmina, bien sea por los
animales, la erosin, el viento o actos vandlicos, incluido el robo.
2.11. SEGURIDAD EN LOS CANALES
Los canales son peligrosos, tanto en caso de cada como de bao. La
salida por los taludes es difcil y el riesgo aumenta con la velocidad del
agua. Por todo ello, la primera proteccin debe ser la concienciacin
pblica de que el canal es peligroso y no un elemento de diversin. Para
esto se precisa la colocacin de suficientes carteles de aviso y de
prohibicin de bao.
En primer lugar debe facilitarse la salida de la persona por sus propias
fuerzas, pues sus avisos de socorro es difcil que puedan ser odos. Para
ello se debe disponer escalas metlicas de pates de 40 cm de anchura y
12 mm de dimetro como mnimo) separado un mximo de 40 cm. Otra
opcin es disponer, para los canales sin revestir, de estructura que
permita la salida. La separacin entre estos elementos puede ser de 200
m y deben situarse en ambas mrgenes de modo alternativo y, adems,
siempre antes de un punto peligroso.En Estados Unidos se sitan cuerdas que atraviesan el canal, de las que
cuelgan bandas de cuero a las que agarrarse para salir.
Las zonas especialmente peligrosas (rpidos, tneles, sifones) deben
cerrarse o vallarse para impedir el acceso pues en ellos, dada la
velocidad del agua, las posibilidades de salir sin problemas son mnimas.
Especialmente peligrosos son los sifones pues la persona arrastrada, no
puede respirar y se golpea contra las paredes. En algn caso se ha
detectado que haba alguien atrapado por el desbordamiento del canal.
En el caso de los sifones conviene ubicar rejas metlicas en la entrada
pues, adems de su utilidad para impedir el paso de objetos que
pudieran atascar las tuberas, son un elemento de salvamento
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importante, sobre todo si estn dispuestos, para facilitar la salida de las
personas.
Otro aspecto a considerar son las medidas de proteccin sanitaria, como
impedir el vertido de basuras en el entorno. En el caso de canales de
abastecimiento es obligatorio el recubrimiento del canal para evitar
vertidos. Para ello puede incluso ser precisa una vigilancia por personal
de seguridad.
III. LNEA DE CONDUCCIN
Se entiende por lnea de conduccin al tramo de tubera que transporta agua
desde la captacin hasta la planta potabilizadora, o bien hasta el tanque de
regularizacin, dependiendo de la configuracin del sistema de agua potable.Una lnea de Conduccin debe seguir, en lo posible, el perfil del terreno y
debe ubicarse de manera que pueda inspeccionarse fcilmente. Esta puede
disearse para trabajar por gravedad o bombeo.
Para que se utilice la distribucin por gravedad, es necesario que la fuente
de suministro, sea un lago o un embalse, este situado en algn punto
elevado respecto a la ciudad, de manera que pueda mantenerse una presin
suficiente en las tuberas principales. Este mtodo es el mas aconsejable si
la conduccin que une la fuente con la ciudad es de tamao adecuado y esta
bien protegida contra roturas accidentales.
Cuando las condiciones de terreno o el gasto necesario del suministro de
agua no permiten el diseo de la lnea de conduccin por gravedad, se utiliza
el bombeo, teniendo dos variantes.
La primera es utilizacin de bombas, ms el almacenado de cierta cantidad
de agua. En general, cuando se emplea este mtodo, el exceso de agua se
almacena en un tanque elevado durante los periodos de bajo consumo.
Durante los periodos de alto consumo el agua almacenada se utiliza para
aumentar la suministrada por la bomba. Este sistema permite obtener un
rendimiento uniforme en las bombas y, por lo tanto es econmico, ya que se
puede hacer trabajar a las bombas en condiciones ptimas. Por otra parte,
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como el agua almacenada proporciona una reserva que puede utilizarse en
los casos de incendio y cuando se producen averas en las bombas, este
mtodo de operacin proporciona una amplia seguridad.
La segunda opcin es la de utilizacin de bombas sin almacenamiento, en
este caso las bombas introducen el agua directamente en la tubera sin otra
salida que la del agua realmente consumida. Es el sistema menos deseable,
ya que una avera en la fuente de energa ocasionara una interrupcin
completa en el suministro de agua. Al variar el consumo, la presin en las
tuberas fluctuara fcilmente. Si las bombas se accionan elctricamente, su
punta de consumo es fcil que coincida con la de la demanda general, lo que
incrementa el costo de la energa.
3.1. TIPO DE ENTREGA
Las conducciones debern entregar el agua a un tanque de
regulacin, como se indica en la figura y as facilitar el procedimiento
de diseo hidrulico de los sistemas de agua potable, tener un mejor
control en la operacin de los mismos, y asegurar un funcionamiento
adecuado del equipo de bombeo
Imagen 3: Tipo de entrega
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En zonas rurales, se podrn aceptar conducciones con entrega del
agua a la red de distribucin, nicamente cuando se logre un ahorro
considerable en la distancia de conduccin y un aumento en las
presiones de la red de distribucin. Esto se consigue cuando el tanque
de regulacin se conecta a la red de distribucin en un punto opuesto
a la conexin de la conduccin
Imagen 4: Tipo de entrega
En zonas urbanas, se podrn aceptar conducciones con entrega del
agua a la red de distribucin, para el nico caso en que el sistema sea
existente y cuando se demuestre que el diseo se fundamenta
estrictamente en una modelacin hidrulica correspondiente al tipo de
entrega. No obstante, en la medida de lo posible, en estos sistemas se
debern hacer los cambios necesarios para entregar el agua a un
tanque de regulacin.
3.2. CONDUCCIN POR BOMBEO
La conduccin por bombeo es necesaria cuando se requiere adicionar
energa para obtener la carga dinmica asociada con el gasto de
diseo. Este tipo de conduccin se usa generalmente cuando la
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elevacin del agua en la fuente de abastecimiento es menor a la altura
piezomtrica requerida en el punto de entrega. El equipo de bombeo
proporciona la energa necesaria para lograr el transporte del agua.
3.3. CONDUCCIN POR GRAVEDAD
Una conduccin por gravedad se presenta cuando la elevacin del
agua en la fuente de abastecimiento es mayor a la altura piezomtrica
requerida o existente en el punto de entrega del agua, el transporte del
fluido se logra por la diferencia de energas disponible.
3.4. CONDUCCIN POR BOMBEO-GRAVEDADSi la topografa del terreno obliga al trazo de la conduccin a cruzar
por partes ms altas que la elevacin de la superficie del agua en el
tanque de regulacin, conviene analizar la colocacin de un tanque
intermedio en ese lugar. La instalacin de este tanque ocasiona que
se forme una conduccin por bombeo-gravedad, donde la primera
parte es por bombeo y la segunda por gravedad.
3.5. RED DE CONDUCCIN
En ciudades donde es necesario buscar fuentes alternas para el
abastecimiento del agua, en este caso resultan a menudo
conducciones ms econmicas al interconectar estas, formando una
red de conduccin.
Las derivaciones de una conduccin hacia dos o ms tanques de
regulacin, ocasiona tambin la formacin de redes de conduccin.
3.6. LNEAS PARALELAS
Las lneas de conduccin paralelas se forman cuando es necesario
colocar dos o ms tuberas sobre un mismo trazo. Esta instalacin se
recomienda previo anlisis econmico para evitar la colocacin de
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dimetros mayores de 1.22 m, para efectuar la construccin por
etapas segn sean las necesidades de la demanda de agua, la
disponibilidad de los recursos y facilitar la operacin a diferentes
gastos.
3.7. COMPONENTES DE UNA LNEA DE CONDUCCIN
3.7.1. TUBERAS
En la fabricacin de tuberas utilizadas en los sistemas de agua
potable, los materiales de mayor uso son: acero, fibrocemento,
concreto presforzado, poli (cloruro de vinilo) (PVC), hierro dctil,
y polietileno de alta densidad.
a) TUBERAS DE HIERRO FUNDIDO DCTIL PARA
CONDUCCIN DE AGUA POTABLE A PRESIN
Las tuberas de hierro fundido dctil (HD) sern con uniones
de espiga y campana con sellos de jebe. Los accesorios
tambin sern de hierro dctil con sellos de jebe iguales a
los de la tubera.
Los tubos sern fcilmente cortables y limables. Deben
presentar sus superficies interna y externa
convenientemente lisas y estar exentos de defectos de
superficie u otros. Sern revestidos interna y externamente
tal como se indica ms adelante.
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Imagen 5
Uniones y sellos para tuberas de hierro fundido
dctil
Las uniones entre tubos o accesorios sern de tipo
flexible de espiga y campana con sellos de anillos de
jebe, los que debern ser completamente hermticos al
agua y de alta durabilidad, cumpliendo con las Normasde referencia correspondientes.
El material del anillo de jebe podr ser jebe o caucho etil
propileno o caucho etileno butadieno que permita
establecer un sello flexible y de larga duracin entre las
tuberas y que sea resistente a los esfuerzos mecnicos,
ataques qumicos o bacteriolgicos.
Accesorios para tuberas de hierro fundido dctil
Los accesorios para las tuberas de hierro dctil tales
como tees, cruces, codos sern del mismo material que
las tuberas, sern de las clases especificadas en 6.1.2 y
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cumplirn con las Normas de Referencia para tuberas y
accesorios de hierro dctil.
Revestimientos para tuberas de hierro fundido dctil
El revestimiento exterior del tubo ser de zinc metlico
conforme a la norma ISO 8179-1 y con material
bituminoso de acuerdo con la Norma AWWA C104; la
cantidad de zinc depositado no ser inferior a 130 gr/m2.
Despus de zincados, los tubos sern revestidos con un
revestimiento bituminoso cuyo promedio de espesor no
ser inferior a 120 micrones.
El revestimiento interior de las tuberas de hierro dctil se
har con mortero de cemento aplicado por centrifugacin
de acuerdo a la norma ISO 4179-1985 o ANSI-AWWA
C101/A21.04, considerando que el revestimiento es
satisfactorio cuando se haya limado cualquier
excrecencia y la distancia entre la superficie terminada y
una escuadra mantenida paralela al eje del tubo no
exceda de 2 mm en cualquier direccin.
El revestimiento de los accesorios debe ser igual y de las
mismas cualidades que el de los tubos.
Funda de polietileno para proteccin contra la
corrosin
Todas las tuberas, accesorios, uniones y vlvulas de
hierro dctil a ser instaladas bajo tierra deben recubrirse
con fundas exteriores de polietileno para la conveniente
proteccin a la corrosin.
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Tanto los materiales a utilizarse en la elaboracin de las
fundas como los procedimientos de instalacin debern
cumplir las Normas ISO 8180/AWWA C105/A21.5 y
ASTM A674 vigentes.
El cumplimiento de las normas indicadas por los
materiales a ser utilizados deber certificarse de
conformidad con lo establecido en el tem 1.3.15
Certificados de Fabricantes y Contratistas de las
Especificaciones Generales.
b) TUBERAS DE POLICLORURO DE VINILOPVC PARA
CONDUCCIN DE AGUA A PRESINTodas las tuberas de Policloruro de Vinilo PVC deber
cumplir con la Norma ISO 4422 - 2007 para conduccin de
agua potable a presin, como mnimo sern de PN 10 (10
bar) o superior si as se indica en los planos, con uniones
de espiga y campana con sello de jebe de acuerdo a la
Norma NTP-ISO 4422 2007 Tubos y Conexiones de
Policloruro de Vinilo No Plastificado (PVC-U) para
Abastecimiento de Agua.
Los accesorios podrn ser de PVC inyectado con unin
flexible, de la misma clase de las tuberas, o de hierro
fundido dctil si son suministrados por el mismo fabricante
de la tubera. En este caso los accesorios debern ser
debidamente protegidos contra la corrosin ya sea
recubrindolos en concreto o protegindolos con una funda
de polietileno.
Uniones y sellos para tubera de Policloruro de Vinilo
PVC
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Las uniones entre tubos o accesorios sern de tipo
flexible de espiga y campana con sello de anillo de jebe.
El material del anillo de jebe podr ser jebe o caucho etil
propileno o caucho etileno butadieno que permita
establecer un sello flexible y de larga duracin entre las
tuberas y que sea resistente a los esfuerzos mecnicos,
ataque qumico o bacteriolgico.
c) TUBERA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
HDPE PARA CONDUCCIN DE AGUA POTABLE A
PRESIN
La tubera de polietileno de alta densidad HDPE paraconduccin de agua potable a presin, estar de acuerdo a
la Norma NTP - ISO 4427: 2008, sern de SDR 17 y PN 10
como mnimo.
De acuerdo al sistema de clasificacin de la Norma ASTM
D 3350 el polietileno para las tuberas y accesorios ser PE
355434C, cumplir con los siguientes requerimientos:
- Densidad Cell 3
- ndice de fusin Cell 5
- Mdulo de flexin Cell 5
- Resistencia a la tensin Cell 4
- Resistencia a la rajadura Cell 3
- Parmetro de diseo hidrosttico Cell 4
- Cdigo de color C
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Uniones y sellos para tubera de polietileno de alta
densidad
Los accesorios podrn ser del mismo material que la
tubera o de hierro fundido dctil. Los de polietileno sernmoldeados. Sern de la clase que se indique en los
planos.
Para tuberas de pared maciza con extremidades lisas
sern unidas por fusin a tope de acuerdo con ASTM D
2657. Como alternativa a la termofusin se podr utilizar
acoples tipo abrazadera de acero inoxidable revestidas
con jebe de de espesor. Las tuberas de paredperfilada tendrn sus extremidades conformadas en
espiga y campana para unin con anillo de jebe de
acuerdo con ASTM D 3212.
d) TUBERA DE POLICLORURO DE VINILO-PVC PARA
CONDUCCIN DE DESAGES A FLUJO LIBRE
Todas las tuberas de Policloruro de Vinilo PVC sern de
rigidez correspondiente a la SDR 51 como mnimo, para
cobertura de hasta 3 m y SDR 41 para cobertura entre 3 y 5
metros a no ser que se indique otra cosa en los planos, con
uniones de espiga y campana con sello de jebe de acuerdo
a la Norma ISO 4435 Sistemas de Tubos Plsticos para
Drenaje Subterrneo y Alcantarillado-Policloruro de Vinilo
No Plastificado (PVC-U).Los accesorios hasta donde sea posible sern de PVC del
mismo tipo de las tuberas. Tambin podrn ser de hierro
fundido dctil suministrados por el fabricante de la tubera.
En este caso los accesorios debern ser debidamente
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protegidos contra la corrosin recubrindolos en concreto o
protegindolos con funda de polietileno.
Uniones y sellos para tubera de policloruro de vinilo
PVC
Las uniones entre tubos o accesorios sern de tipo
flexible de espiga y campana con sello de anillo de jebe.
El material del anillo de jebe podr ser jebe o caucho etil
propileno o caucho etileno butadieno que permita
establecer un sello flexible y de larga duracin entre las
tuberas y que sea resistente a los esfuerzos mecnicos,
ataque qumico o bacteriolgico.
e) TUBERA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
HDPE- PARA CONDUCCIN DE DESAGE A FLUJO
LIBRE
La tubera de Polietileno de Alta Densidad (HDPE) para
conduccin de desage a flujo libre estar de acuerdo a la
Norma ASTM D 1248, deber tener una rigidez de 2 kN/m2
(SN 2) para coberturas hasta de 3 m y de 4 kN/m2 para
coberturas entre 3 y 5 m (SN 4), de acuerdo con la norma
NTP ISO 8772 - 2009.
La tubera y accesorios de Polietileno de Alta Densidad
(HDPE) para alcantarillado cumplir los requerimientos para
el tipo III, Clase C, Categora 5, Grado P34 de las Norma
ASTM D 1248 y la ASTM F 894.
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Uniones y sellos para tubera de polietileno de alta
densidad
Los accesorios podrn ser del mismo material que la
tubera o de hierro fundido dctil. Los de polietileno sern
moldeados. Sern de la clase que se indique en los
planos.
Si las tuberas son del tipo de pared maciza con
extremidades lisas sern unidas por fusin a tope de
acuerdo con ASTM D 2657. Como alternativa a la
termofusin se podr utilizar acoples tipo abrazadera de
acero inoxidable revestidas con jebe de de espesor.
Las tuberas de pared perfilada tendrn susextremidades conformadas en espiga y campana para
unin con anillo de jebe de acuerdo con ASTM D 3212.
f) TUBERA DE FIBRA DE VIDRIO PARA CONDUCCIN DE
REBOSES DE RESERVORIOS
La tubera y accesorios de fibra de vidrio para conduccin
de reboses de reservorios, debern cumplir con los
requerimientos de la Norma ASTM D 3262, Tipo 1, Grado 2,
con Resina Termoplstica con agregado de arena silcea.
La tubera a suministrar ser de clase PN-1 Bar y debe
tener una rigidez, calculada de acuerdo con la ISO 9969, de
5 kN/m2 a ser instalada bajo coberturas de hasta 5 m. Para
5 a 7 m de cobertura, 10 kN/m2 y para coberturas mayores
a 7 m, rigidez de 5 kN/m2 con proteccin de concreto.
La deflexin mxima admisible bajo cualquier condicin de
relleno y cargas externas, no superar el 2%.
Si se usa las normas ASTM o ANSI para calcular la rigidez
de la tubera a suministrar, se tendr que demostrar que
dicho calculo resulta en una rigidez para el dimetro bajo
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consideracin, igual o mayor que usando la norma ISO
citada.
El refuerzo ser de Fibra de Vidrio de Grado Comercial E.
Uniones y sellos
La tubera podr tener junta integral, de tipo campana y
espiga con jebe, o usar acoples del mismo material con
dos jebes para lograr la estanqueidad y flexibilidad de la
junta.
3.7.2. PIEZAS ESPECIALES
a) JUNTASLas juntas se utilizan para unir dos tuberas; las de metal
pueden ser de varios tipos, por ejemplo, Gibault, Dresser, etc.
b) CARRETES
Los carretes son tubos de pequea longitud provistos de bridas
en los extremos para su unin. Se fabrican de fierro fundido y
acero con longitudes de 25, 50, y 75 cm.
c) EXTREMIDADES
Las extremidades son tubos de pequea longitud que se
colocan sobre alguna descarga por medio de una brida en uno
de sus extremos. Se fabrican en longitudes de 40, 50, y 75 cm.
Para materiales de PVC, las extremidades pueden ser
campana o espiga.
d) TES
Las tes se utilizan para unir tres conductos, donde las tres
uniones pueden ser del mismo dimetro, o dos de igual
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dimetro y uno menor. En el segundo caso se llama te
reduccin.
e) CRUCES
Las cruces se utilizan para unir cuatro conductos, donde las
cuatro uniones pueden ser del mismo dimetro, o dos mayores
de igual dimetro y dos menores de igual dimetro.
En el segundo caso se llama cruz reduccin.
f) CODOS
Los codos tienen la funcin de unir dos conductos del mismo
dimetro en un cambio de direccin ya sea horizontal o vertical.
Los codos pueden tener deflexiones de 22.5, 45 y90 grados.
g) REDUCCIONES
Las reducciones se emplean para unir dos tubos de diferente
dimetro.
h) COPLES
Los coples son pequeos tramos de tubo de PVC o de
fibrocemento que se utilizan para unir las espigas de dos
conductos del mismo dimetro. Los coples pueden ser tambin
de reparacin, los cuales se pueden deslizar libremente sobre
el tubo para facilitar la unin de los dos tubos en el caso de una
reparacin.
i) TAPONES Y TAPAS
Los tapones y las tapas se colocan en los extremos de un
conducto con la funcin de evitar la salida de flujo.
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3.7.3. VLVULAS
a) VLVULA ELIMINADORA DE AIRE
La vlvula eliminadora de aire cumple la funcin de expulsar el
aire de la tubera que continuamente se acumula en las partes
altas del perfil de la conduccin, cuando sta se encuentra en
operacin.
b) VLVULA DE ADMISIN Y EXPULSIN DE AIRE
La vlvula de admisin y expulsin de aire se utiliza para
expulsar el aire que contiene la tubera al momento de iniciar el
llenado del conducto. Una vez que el agua ejerce presin sobre
el flotador de la vlvula, sta se cierra y no se abre mientrasexista presin en el conducto.
Otra funcin de esta vlvula es permitir la entrada de aire
dentro del tubo al momento de iniciar el vaciado de la tubera, y
con ello evitar que se presenten presiones negativas.
c) VLVULA DE NO RETORNO
La vlvula de no retorno tiene la funcin de evitar la circulacin
del flujo en el sentido contrario al definido en el diseo.
d) VLVULA DE SECCIONAMIENTO
La vlvula de seccionamiento se utiliza para controlar el flujo
dentro del tubo, ya sea para impedir el paso del agua o reducir
el gasto a un valor requerido. Las vlvulas de seccionamiento
pueden ser, por ejemplo, tipo compuerta, de mariposa, o de
esfera.
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3.7.4. DISPOSITIVOS PARA CONTROL DE TRANSITORIOS
a) VLVULA ALIVIADORA DE PRESIN
La vlvula aliviadora de presin se coloca en la tubera para
disminuir las sobrepresiones causadas por un fenmeno
transitorio.
Es un dispositivo que puede activarse en forma mecnica
mediante un resorte calibrado o en forma elctrica empleando
un solenoide para abrir una compuerta cuando la presin
sobrepasa un valor determinado.
Se recomienda colocar este tipo de elemento, en conducciones
con dimetros pequeos; sin embargo, las presiones negativas
tendrn que resolverse con algn otro dispositivo.
b) VLVULA ANTICIPADORA DEL GOLPE DE ARIETE
La vlvula anticipadora del golpe de ariete protege al equipo de
bombeo de la onda de sobrepresin causada por el paro de la
bomba o falla de la energa.
Esta vlvula opera con la presin de la lnea de conduccin, y el
nombre de anticipadora se debe a que entra en funcionamiento
antes de la llegada de la onda de sobrepresin.
Este tipo de vlvula realiza la apertura mediante la activacin
del solenoide al ocurrir la falla de energa del motor o cuando
baja la presin hasta un valor preestablecido y desaloja a la
atmsfera el exceso de presin que provoca la onda de
sobrepresin.
c) TORRE DE OSCILACIN
La torre de oscilacin es una estructura a menudo de forma
circular en contacto con la atmsfera por la parte superior, cuyo
dimetro es por lo general mayor que el de la conduccin.
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Para evitar los derrames de agua cuando la conduccin se
encuentra funcionando, la elevacin de la corona de la torre de
oscilacin debe ser mayor al nivel del agua del punto de
descarga y adems al nivel piezomtrico mximo en el punto de
conexin con la conduccin; y para evitar los derrames cuando
el gasto de la conduccin es igual a cero, el nivel de la corona
debe ser mayor a los niveles del agua de cualquier depsito
conectado a la conduccin.
La torre de oscilacin es de las estructuras ms confiables para
el control de los transitorios, sin riesgos de funcionamiento al no
tener elementos de operacin.
d) TANQUE UNIDIRECCIONAL
El tanque unidireccional es una estructura que se coloca
generalmente a una elevacin superior a la del terreno natural y
este por lo general se encuentra en contacto con la atmsfera
por la parte superior.
La elevacin de la corona es menor a la carga piezomtrica del
punto de conexin del tanque con la conduccin.
Su funcin es aliviar fundamentalmente las depresiones
causadas por un fenmeno transitorio, provocado por un paro
repentino de la bomba.
Se recomienda colocar un tanque unidireccional cuando las
cargas piezomtricas en flujo establecido de los posibles
lugares de colocacin del dispositivo de control, son muy
grandes y resulta inadecuado colocar una torre de oscilacin
demasiado alta.
Dependiendo del perfil de la conduccin a menudo se requieren
varios tanques para controlar las depresiones de la lnea.
Para evitar el vaciado del tanque cuando el gasto de la
conduccin es igual a cero, la elevacin de la corona debe ser
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menor al nivel mnimo del agua en los depsitos conectados a
la conduccin.
Debe contener un conducto de vaciado y otro de llenado. En el
de vaciado se instala una vlvula de no retorno para permitir el
flujo nicamente del tanque hacia la conduccin. En el conducto
de llenado debe existir una vlvula para cortar automticamente
el flujo cuando se alcance el nivel mximo del agua.
e) CMARA DE AIRE
La cmara de aire es un depsito conectado con la conduccin
por lo general metlica cerrado en cuyo interior la parte inferior
contiene un volumen de agua y la superior un volumen de aire.Se coloca normalmente al nivel del terreno natural, en las
cercanas de una planta de bombeo.
Se recomienda colocar para flujo establecido, cuando son muy
grandes las cargas piezomtricas de los posibles lugares de
colocacin del dispositivo de control, evitando as la colocacin
de una torre de oscilacin demasiado alta o un tanque
unidireccional muy elevado.
Una cmara de aire contiene normalmente dos conductos, uno
de vaciado y otro de llenado, el primero contiene una vlvula de
no retorno para permitir la circulacin del flujo nicamente del
depsito hacia la conduccin. El segundo conducto contiene un
dispositivo disipador de energa el cual puede ser, por ejemplo,
un orificio, cuya funcin es evitar un incremento de presin del
aire cuando la cmara se est llenando.
f) INSTALACIN DE UN BY-PASS EN LA VLVULA DE NO
RETORNO
Para obtener una rotacin inversa controlada en la bomba y
evitar sobrepresiones que causen problemas a las tuberas, se
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puede colocar aguas abajo del equipo de bombeo un vlvula de
no retorno y un by-pass alrededor de la vlvula, cuya capacidad
de conduccin no permita una velocidad inadmisible en sentido
inverso y que se asegure la reduccin necesaria de las
sobrepresiones, provocadas por un paro accidental del equipo
de bombeo.
g) INSTALACIN DE UN BY-PASS EN LA PLANTA DE
BOMBEO
Cuando la fuente de abastecimiento dispone de un cierto nivelde presin en la succin, como en el caso de un depsito a
superficie libre o un tanque elevado, el by-pass puede ser de
utilidad en las plantas de bombeo para contrarrestar las
presiones negativas provocadas por un paro accidental del
equipo de bombeo.
El by-pass se construye colocando un tubo paralelo al equipo
de bombeo que se conecta aguas abajo y aguas arriba del
equipo de bombeo. En este tubo se instala una vlvula de no
retorno para impedir la descarga de la bomba hacia el depsito,
cuando la operacin de la misma es a flujo permanente.
h) OTROS DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DE
TRANSITORIOS
Se describen otros dispositivos para el control de transitorios,
como son: adicin de un volante de inercia al eje del equipo de
bombeo, membranas protectoras o fusibles, etc.
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CONCLUSIONES
No hay prcticamente un material que satisfaga plenamente todos los requisitos o
condiciones enumeradas u otros que puedan presentarse en el diseo de una
lnea o red de conduccin. Por lo tanto el proyectista debe seleccionar el material
ms a propsito para la aplicacin particular que lo ocupa, pudiendo tambin
escoger diferentes materiales y partes para un mismo proyecto.
En conclusin, podemos decir que la eleccin del material deber ser producto de
un juicioso anlisis de los ms importantes factores:
Peso propio del tubo. Peso del fluido conducido por el tubo.
Presin interior ejercida por el fluido transportado.
La presin o sub-presin hidrosttica del manto de agua en el cual puede
estar situado el tubo.
El peso de los terraplenes que cubren al tubo.
Las cargas superimpuestas que puedan tener estos terraplenes.
Las sobrecargas mviles o de trico de vehculos.
Las variaciones de temperatura y humedad.
Las reacciones de apoyo de los tubos, tales como; atraques, cambios de
direccin, empotramientos etc.
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RECOMENDACIONES
La tubera de acero es muy resistente y se recomienda su uso cuando las
presiones de diseo sean altas. Sin embargo su costo y el de las piezasespeciales son elevados y esto elevara mucho el costo del proyecto. Por ello se
recomienda analizar otras opciones de tuberas, con la instalacin de cajas
rompedoras de presin.
Se recomienda PVC o polietileno para dimetros menores a 150 mm.
Cuando se requiera mayor resistencia a presiones o posibles asentamientos del
terreno entonces se recomienda el fierro galvanizado, o bien acero para dimetros
mayores.
Son recomendables para lneas de conduccin con altas presiones de trabajo
El apilado de tubos debe hacerse sobre terreno nivelado hasta una altura mxima
de 3 m. Los tubos no deben estar expuestos al sol. Las campanas de los tubos no
deben recibir sobrepeso, lo cual se logra cruzando los tubos alternativamente en el
apilado.
Para el uso de tuberas, se recomienda que las velocidades del agua no seaninferiores a 0,6 m/s
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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
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